خواص ساختاری، الکترونی و دینامیک شار ابررسانای Gd(Ba۲-xPrx)Cu۳O۷+d

به منظور مطالعه خواص ساختاری، الکترونی و دینامیک شار، نمونه های تک فاز و چند بلوری Gd(Ba۲-xPrx)Cu۳O۷+d با ۰.۰۰£X£۱.۰۰ ساخته و مورد ارزیابی قرار گرفتند. نحوه تغییرات پارامترهای شبکه و حجم سلول واحد بر حسب آلایش (x)Pr، مقدار اکسیژن بیشتر از ۷، مشاهده حد حل پذیری و بروزگذار اورتورومبیک - تتراگونال بر حسب x و عدم مشاهده هر گونه فاز ناخالصی بر پایه Gd همگی حاکی ازحضور اتم Pr درمکان Ba است. چنین ادعایی از مقایسه کمیتهای بالا با موارد مشابه در ترکیب (Gd۱-xPrx)Ba۲Cu۳O۷-dو همچنین مقادیر مختلف آلایش بحرانی Pr برای بروز گذار ابررسانا - عایق در دو ترکیب بالا به خوبی قابل اثبات است. در بعضی ازمقادیر آلایش Pr یک برآمدگی نامتعارف در منحنی r(T) در دمای حدود ۹۰-۸۰ K مشاهده شد. حضور اتم های Ba در مکان اتم نادر زمین (R) منجربه بروز ابر رسانایی در برخی از نواحی دانه ها شده است که به صورت یک برآمدگی در منحنی r(T) مشاهده می شود. رژیم غالب رسانشی فاز هنجار نمونه ها، رسانش پرشی با برد متغیر دردو بعد (۲ D-VRH) به دست آمده است. آلایش Pr قویا حاملها را در فاز هنجار جایگزیده کرده که سرانجام منجر به اضمحلال ابر رسانش می شود. مقدار آلایش بحرانیPr برای اضمحلال ابررسانایی (گذار ابررسانا-عایق) در ترکیب مورد مطالعه، ۳۵/۰ و برای مشاهده گذار فلز-عایق، ۲/۰ است. مطالعه ترکیبات دیگر ابررساناهای دمای بالا نیز حاکی از تمایز این دو گذار است. حضور Pr در مکان Ba در ساختار ترکیبات ۱۲۳ HTSC، افزایش دمای گشایش شبه گاف Ts و اضمحلال ابررسانش پایه Gd-۱۲۳ می شود. مطالعه Ts در دو ترکیب یاد شده نیز حاکی از اثر مخرب تر Pr در مکان Ba نسبت به مکان R است. نمودار فاز ارایه شده بر اساس تغییرات دمای گذار این رسانایی و دمای گشایش شبه گاف بر حسب میزان آلایش حفره شبیه نمودارهای فاز میدان متوسط ارائه شده همانند RVB است. مقاومت مغناطیسی نمونه ها نیز اندازه گیری شدند و درچارچوب مدلهای خزش شارو AH مورد بررسی قرار گرفتند. چگالی جریان بحرانی به دست آمده،Hc۲(T) ، HC۲(۰) و طول همدوسی ابررسانایی z نشان می دهند که آلایش Pr همانند ارتباطات ضعیف، انرژی میخکوبی شار مغناطیسی را کاهش می دهد. همچنین رفتار دو بعدی HTSC به خصوص ترکیبات اخیر در مقایسه با سیستمهای الکترونی دو بعدی یعنی MOSFET ها و لایه های بسیار نازک ابررساناهای متعارف مورد مطالعه قرار گرفتند. وجود شباهت های زیاد در این سیستم ها می تواند ناشی از منشا فیزیکی یکسانی باشد. چنین مطالعه مقایسه ای می تواند فیزیک پیچیده ابررساناهای دمای بالا و گازهای الکترونی دو بعدی را بیشتر قابل ارزیابی قرار دهد. نتایج این تحقیق حاکی از اهمیت مکان Pr در ترکیبات HTSC۱۲۳ برای فهم سازوکار اضمحلال ابررسانش توسط آلایش Pr است. بنابراین، هر نظریه جامع باید بر اساس مکان Pr در سلول واحد ارائه شده و در مقایسه با نتایج تجربی نیز به ترتیبی، مکان Pr باید به طور دقیق تعیین شود.

محمدرضا محمدی زاده
محمد اخوان

منبع : پایگاه اطلاعات علمی